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浅谈电力系统继电保护 (2)

郑州电力职业技术学院毕业生论文题目:_浅谈电力系统继电保护

系别___电力工程系____

专业_发电厂及电力系统_

班级___10发电一班____

学号__ 10401030111___

姓名____关浩____

诚信承诺书

本人谨此承诺,本人所写毕业设计(论文)均由本人独立撰写,无任何抄袭行为。凡涉及他人的观点材料,均作了注释。如出现抄袭或侵权他人知识产权的情况,愿承担由此引起的任何责任,并接受相应的处分。

学生签名:关浩

2013年 06月 05 日

摘要 (2)

关键词 (2)

引言 (3)

一继电保护的意义 (3)

二继电保护的基本概念 (3)

三继电保护的作用 (4)

四继电保护的基本性能 (6)

五继电保护的分类 (7)

六对电力系统继电保护的基本要求 (7)

七继电保护装置的主要环节 (8)

八继电保护的发展历程 (9)

九继电保护的现状及发展趋势 (10)

总结 (15)

致谢 (16)

参考文献 (17)

介绍了电力系统继电保护的概念、作用、分类及发展历程,并针对继电保护的发展现状,分析了继电保护未来的发展趋势。继电保护不仅要切除故障元件和限制事故影响范围,还要保证全系统的安全稳定运行。自90年代起我国继电保护技术进入了微机保护的时代,电力系统继电保护四大发展方向:计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化及智能化。今后,为确保继电保护的更可靠运行,继电保护的可持续发展,研究继电保护发展趋势,有着十分重要的现实意义。

关键词:电力系统;继电保护;保护装置;发展趋势

电力作为当今社会的重要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着重要作用。电力系统是由电能的产生、输送、分配和使用四个环节共同组成的一个系统。基于电力在现代社会中的重要性,对电力的维护就显得格外重要。而对电力维护起重要作用的继电保护,则是电力系统能否正常工作的关键。近年来,电力电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术注入了新的活力。提高电力系统的运行效率及运行质量,应用继电保护技术防止电气故障,已经成为急需解决的技术问题。

电力系统继电保护是保证电力系统安全运行、提高经济效益的有效技术。计算机控制技术成功运用到电力系统继电保护中,使得未来继电保护技术发展趋势具有计算机化、网络化、智能化等特点。

我国继电保护学科、技术、继电器制造和人才队伍培养从无到有,在小活吸收国外先进继电保护设备和运行技术的基础上,建成了一支具有深厚理论功底和丰富运行经验的继电保护队伍。经过60年的发展和探索,我国已经建成了继电保护研究、设计、加工制造、运行维护和教学的完整体系。

一继电保护的意义

有效运行影响重大,要确实保证电力系统的正常使用,就要在保护措施上做好工作,而继电保护是其中最主要,最有效的方式。

电力系统运行中常会出现故障和一些异常运行状态,而这些现象会发展成事故,使整个系统或其中一部分不能正常工作,从而造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步,甚至造成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各元件之间是通过电或磁建立的联系,任何一元件发生故障时,都可能立即在不同成度上影响到系统的正常运行。因此,切除故障元件的时间常常要求短到甚至更短。而这个任务靠人完成是不可能的所以要有一套自动装置来执行这一任务。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息

和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样,继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,大大提高保护性能和可靠性。

●二继电保护的基本概念

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等),使之免遭损害,所以沿称继电保护。

为了实现过电流保护的选择性,应将线路各段的保护动作时间按阶梯原则来整定,即离电源端越近时限越长。每段时限级差一般为 0.5秒。继电器的动作时间和短路电流的大小无关。采用这种动作时限方式的称为定时限。定时限过流继电器为电磁式,配有时间继电器获得时限特性,其型号为DL型。反时限是使动作时间与短路电流的大小有关,当动作电流大时,动作时间就短,反之则动作时间长,利用这一特性做成的继电器称为反时限过流继电器。它是感应式,型号为GL型。它的动作电流和动作时间的关系可分为两部分:一部分为定时限,一部分为反时限。当短路电流超出一定倍数时,电流的增加不再使动作时间缩短,此时表现为定时限特性。

流过保护装置的短路电流与动作时间之间的关系曲线称为保护装置的延时特性。延时特性又分为定时限延时特性和反时限延时特性。定时限延时的动作时间是固定的,与短路电流的大小无关。反时限延时动作时间与短路电流的大小有关,短路电流大,动作时间短,短路电流小,动作时间长。短路电流与动作时限成一定曲线关系。

●三继电保护的作用

继电保护是电力系统安全生产体系中的重要环节。继电保护装置是一种由继电器和其它辅助元件构成的安全自动装置。它能反映电气元件的故障和不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号。

电力系统在运行中,可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的。在发生短路时可能产生一下的后果:

(1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏;

(2)短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力的作用,引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命;

(3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量;

(4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统震荡,甚至使整个系统的瓦解。

电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但没有发生故障,这种情况属于不正常运行状态。例如,因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高(一般又称过负荷),就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷,使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高,加速绝缘的老化和损坏,就可能发展成故障。此外,系统中出现功率缺额而引起的频率降低,发电机突然甩负荷而产生的过电压,以及电力系统发生震荡等,都属于不正常运行状态。

故障和不正常运行状态,都可能在电力系统中引起事故。事故,就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏,并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步,甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。

系统故障的发生,除了由于自然条件的因素(如遭受雪击等)以外,一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误,检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此,只要充分发挥人的主观能动性,正确地掌握客观规律,加强对设备的维护和检修,就可以大大减少事故发生的机率,把事故消灭在发生之前。

在电力系统中,除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外,故障一旦发生,必须迅速而有选择性地切除故障元件,这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒,实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直

到目前为止,大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的,故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后,虽然继电器已被电子元件或计算机所代替,但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词则指各种具体的装置。

电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。

继电保护的作用与组成继电保护是保障电网可靠运行的重要组成部分,继电保护装置广泛使用在变电站和断路器上,用于监测电网运行状态、记录故障类型、控制断路器工作。

在电力系统中继电保护的作用在于:当被保护的电力系统元件发生故障时,该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,从而满足电力系统稳定性的要求,改善继电保护装置的性能,提高电力系统的安全运行水平。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。

继电保护的基本任务是:电力系统发生故障时,自动、快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除,保证非故障设备继续运行,尽量缩小停电范围;电力系统出现异常运行状态时,根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。

四继电保护的基本性能

基本性能继电保护的正确工作不仅有力地提高电力系统运行的安全可靠性,并且正确使用继电保护技术和装置,还可能在满足系统技术条件的前提下降低一次设备的投资。

继电保护为完成其功能,必须具备以下5个基本性能。

(1)安全性:继电保护装置应在不该动作时可靠地不动作,即不应发生误动作现象。

(2)可靠性:继电保护装置应在该动作时可靠地动作,即不应发生拒动作现象。

(3)快速性:继电保护装置应能以可能的最短限将故障部分或异常工况从系统中切除或消除。

(4)选择性:继电保护装置应在可能的最小区间将故障部分从系统中切除,以保证最大限度地向无故障部分继续供电。

(5)灵敏性:表示继电保护装置反映故障的能力。

通常以灵敏系数klm表示。灵敏系数有两种表达方式,即反映故障参量上升的保护灵敏系数klm=保护区内金属性短路时故障参量的最小计算值/保护的动作参量;反映故障参量下降的保护灵敏系数,klm=保护的动作参量/保护区内金属性短路时故障参量的最大计算值。

继电保护须具备的5个性能彼此紧密联系。在选择保护方案时,还应注意经济性。所谓经济性,不仅指保护装置的设备投资和运行维护费,还必须考虑由于保护装置不完善而发生误动或拒动时对国民经济所造成的损失。

●五继电保护的分类

分类继电保护可按以下4种方式分类。

(1)按被保护对象分类,有输电线保护和主设备保护(如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护)。

(2)按保护功能分类,有短路故障保护和异常运行保护。前者可分为主保护、后备保护和辅助保护;后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。

(3)按保护装置进行比较和运算处理的信号量分类,有模拟式保护和数字式保护。一切机电型、整流型、晶体管型和集成电路型(运算放大器)保护装置,它们直接反映输入信号的连续模拟量,均属模拟式保护;采用微处理机和微型计算机的保护装置,它们反映的是将模拟量经采样和模/数转换后的离散数字量,这是数字式保护。

(4)按保护动作原理分类,有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、高频(载波)保护等。

●六对电力系统的基本要求

选择性

继电保护动作的选择性是指保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

速动性

继电保护的速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度切除故障设备。故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度,应尽量地快速切除故障。

灵敏性

继电保护的灵敏性是指保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。(般用灵敏系数Ksen来衡量灵敏度)

可靠性

继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动;再规定的保护范围内发生故障时,应可靠动作;而在不属于该保护动作的其他任何情况下,应可靠的不动作。(主保护对动作快速性要求相对较高;后备保护对灵敏性要求相对较高。)

七继电保护装置的主要环节

系统保护实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。虽然继电保护有多种类型,其装置也各不相同,但都包含着下列主要的环节:(1)信号的采集,即测量环节;(2)信号的分析和处理环节;(3)判断环节;(4)作用信号的输出环节。

以上所述仅限于组成电力系统的各元件(发电机、变压器、母线、输电线等)的继电保护问题,而各国电力系统的运行实践已经证明,仅仅配置电力系统各元件的继电保护装置,还远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统的全局和整体出发,研究故障元件被相应继电保护装置动作而切除后,系统将呈现何种工况,系统失去稳定时将出现何种特征,如何尽快恢复系统的正常运行。这些正是系统保护所需研究的内容。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小,负荷停电时间减小到最短。大电力系统的安全稳定运行,首先必须建立在电力系统的合理结构布局上,这是系统规划设计和运

行调度工作中必须重视的问题。在此基础上,系统保护的合理配置和正确整定,同时配合系统安全自动装置(如解列装置、自动减负荷、切水轮发电机组、快速压汽轮发电机出力、自动重合闸、电气制动等),达到电力系统安全运行的目的。鉴于机、炉、电诸部分构成电力生产中不可分割的整体,任一部分的故障均将影响电力生产的安全,特别是大机组的不断增加和系统规模的迅速扩大,使大电力系统与大机组的相互影响和协调问题成为电能安全生产的重大课题。电力系统继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉设备的承受能力,机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全,不仅应有完善的继电保护装置,还应积极研究和推广故障预测技术,以期实现防患于未燃,进一步提高大机组的安全可靠性。

八继电保护的发展历程

19世纪的最后25年里,作为最早的继电保护装置熔断器已开始应用。电力系统的发展,电网结构日趋复杂,短路容量不断增大,到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。虽然在1928年电子器件已开始被应用于保护装置,但电子型静态继电器的大量推广和生产,只是在50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点,但较易受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处理机和微型计算机的普遍应用,极大地推动了数字式继电保护技术的开发,目前微机数字保护正处于日新月异的研究试验阶段,并已有少量装置正式运行。

发展历程继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的。20世纪初,继电器开始广泛应用于电力系统的保护,这是继电保护技术发展的开端。最早的继电保护装置是熔断器。从20世纪50年代到90年代末,继电保护完成了发展的4个阶段,即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展,人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电保护领域的研究应用,继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展。19世纪的最后25年里,作为最早的继电保护装置熔断器已开始应用。电力系统的发展,电网结构日趋复杂,

短路容量不断增大,到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。虽然在1928年电子器件已开始被应用于保护装置,但电子型静态继电器的大量推广和生产,只是在50年代晶体管和其它固态元器件迅速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点,但较易受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处理机和微型计算机的普遍应用,极大地推动了数字式继电保护技术的开发,目前微机数字保护正处于日新月异的研究试验阶段,并已有少量装置正式运行。

上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上,结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在20世纪70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产和应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究,1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全且工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。

九继电保护的现状及发展趋势

研究现状及发展趋势随着电力系统容量日益增大,范围越来越广,仅设置系统各元件的继电保护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发,研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后,系统将呈现何种工况,系统失去稳定时将出现何种特征,如何尽快恢复其正常运行等。系统

保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小,负荷停电时间减到最短。此外,机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产,特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。因此,系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力,机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全,不仅应有完善的继电保护,还应研究、推广故障预测技术。电力系统对微机保护的要求随着计算机硬件的发展也在相对的提高,目前国内的电力系统绝大部分是交流电力。其主要特点是投资低、技术要求相对较低,变压后即可接入负荷。国内目前已经研制出远距离超高压直流输电系统,直流电力系统主要的特点是线路损耗小,特别适合于远距离输送电。但其投资成本大,设备中多加了整流、逆变的环节。交流电力系统的局限主要就是远距离输送电的时候线路损耗很大,压降也大,经济性相对变差。二次回路保护是弱电,但要懂一定的电气(强电)知识,因为它是控制强电的。微机控制它中单片机知识有用,且要求很高,要学高性能的(32位)单片机或DSP技术,因为电网要求控制反应快、信号的傅立叶分析、局域网通信本等,因此用到的微处理器知识也是较深的。但单片机控制只是继电保护的一部分,继电保护是包括电气等方面的电力工业作为我国最重要的能源工业,一直处于优先发展。为了达到保护、测量和的控制需要,室外变电站的所有设备,随着我国社会、经济的快速发展和全国联网战略实施,它的发展战略体得到一个新的高度,以确认电力系统的安全、稳定运行和国民经济的长期、快速、稳步增长。

电力系统运行中常会出现故障和一些异常运行状态,而这些现象会发展成事故,使整个系统或其中一部分不能正常工作,从而造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步,甚至造成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各元件之间是通过电或磁建立的联系,任何一元件发生故障时,都可能立即在不同成度上影响到系统的正常运行。因此,切除故障元件的时间常常要求短到1/10s甚至更短。而这个任务靠人完成是不可能的,所以要有一套自动装置来执行这一任务。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样,继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,

对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,大大提高保护性能和可靠性

电力系统运行中常会出现故障和一些异常运行状态,而这些现象会发展成事故,使整个系统或其中一部分不能正常工作,从而造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步,甚至造成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各元件之间是通过电或磁建立的联系,任何一元件发生故障时,都可能立即在不同成度上影响到系统的正常运行。因此,切除故障元件的时间常常要求短到1/10s甚至更短。而这个任务靠人完成是不可能的,所以要有一套自动装置来执行这一任务。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样,继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,大大提高保护性能和可靠性

国外的继电保护已经走过了一个多世纪的历程。上世纪90年代,随着微机保护的发展,不断有新的改善继电保护性能的原理和方案出现,这些原理和方案同时也对微机保护装置硬件提出了更高的要求。由于集成电路和计算机技术的飞速发展,微机保护装置硬件的发展也十分迅速,结构更加合理,性能更加完善。近年来,与微机保护领域密切相关的其它领域的飞速发展给微机保护带来了全新的革命。国外微机保护发展了近十五年,经历了三代保护设计上的更新换代,并以微处理器技术与多种已被提出并被可靠证明和广泛应用的算法相结合为基础,不断为新型微机保护的开发和完善创造着良好的实现条件。

在未来,微机保护的发展趋势集中体现在硬件上高度的集成化、标准化、性能上高度的开放化,软件上的多功能化。其目的是使微机保护系统在实现功能日益完善的软硬件基础上实现保护系统运行及性能价格比的最优化结构。

随着计算机硬件的发展,微机保护硬件得到了有力的技术支持,取得了迅速发展。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力,与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力,高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。现在,同微机保护

装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机。因此,用成套工控机做成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求,如何进一步提高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益和社会效益,尚须进行具体深入的研究。

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱。由于缺乏强有力的数据通信手段,目前的继电保护装置只能反映保护安装处的电气量,切除故障元件,缩小事故影响范围。于是,人们提出了系统保护的概念,将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来,实现继电保护能保证全系统的安全稳定运行,即每个保护单元都能分享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,确保系统的安全稳定运行。要真正实现保护对电力系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端,它可以从网上获得电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心的任一终端,因此,每个微机保护装置不但可以完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可以完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

按照著名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔18—24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加,价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强,片内硬件资源得到很大扩充,单片机与DSP芯片二者技术上的融合,运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便,高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kV以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2—0.3个百分点。继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的

通信功能,与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。

网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物,通过计算机网络来实现各种保护功能,如线路保护、变压器保护、母线保护等。网络保护的最大好处是数据共享,可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外,由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量,所以很容易就可实现母线保护,而不需要另外的母线保护装置。电力系统网络型继电保护是一种新型的继电保护,是微机保护技术发展的必然趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机保护技术发展的基础上。网络保护系统中网省级、省市级和市级主干网络拓扑结构,以及分站系统拓扑结构均可采用简单、可靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站保护系统在整个网络保护系统中是最重要的一个环节。分站保护系统有2种模式:一是利用现有微机保护;另一个是组建新系统,各种保护功能完全由分站系统保护管理机实现。由于继电保护在电网中的重要性,必须采取有针对性的网络安全控制策略,以确保网络保护系统的安全。

近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂非线性问题,应用神经网络的方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,其它如遗传算法、进化规划等也有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。

总结

继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动;再规定的保护范围内发生故障时,应可靠动作;而在不属于该保护动作的其他任何情况下,应可靠的不动作。(主保护对动作快速性要求相对较高;后备保护对灵敏性要求相对较高。)

致谢

本论文是在李义科老师悉心指导下完成的。导师在我课题的选题、实现以及论文撰写过程中,给予了悉心的指导和大量的帮助。导师广博的学识、敏锐的学术思维、勤恳的敬业精神、忘我的工作热情是我学习的典范,不仅传授我如何获取知识的本领,更以严谨求实的治学精神深深感染着我,使我终身受益。

感谢我的家人多年来给予的支持和无私关爱,感谢学校领导的关心和照顾,让我有充足的时间来完成学业。

感谢所有我的任课老师及我们班的同学对我的帮助。

向论文评审及答辩委员会的老师致以最诚挚的谢意!

参考文献

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[2]葛耀中.自适应继电保护及其前景展望[J].电力系统自动化,1997,21(9):42-46.

[3]吴斌,刘沛,陈德树.继电保护中的人工智能及其应用.电力系统自动化.

[4]陈德树.计算机继电保护原理与技术[M]. 北京:水利电力出版社.

[5]王维俭.电力系统继电保护基本原理[M]. 北京:清华大学出版社.

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